JP4918607B2

JP4918607B2 - 電子カメラ

Info

Publication number: JP4918607B2
Application number: JP2010145474A
Authority: JP
Inventors: 一也小林
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2020-10-13
Also published as: JP2010256924A

Description

本発明は、電子カメラに関する。

自動合焦（ＡＦ）方式の一つとして、コントラスト方式（山登り方式）のものが知られている。この方式は、合焦レンズを移動（繰り出し、繰り込み）させながら画像信号を取得し、その高周波成分（コントラスト値）がピークとなる位置を合焦位置と判断し、その位置に合焦レンズを移動させるものである（例えば非特許文献１参照）。

具体的には、図１０に示すように、まず合焦レンズを任意の方向に駆動してコントラスト値の増減を判断する（Ｙ１；方向判断処理）。続いて、方向判断結果に基づき、コントラスト値が増加する方向に合焦レンズを駆動し、コントラスト値が増加方向から減少方向に移行することで合焦レンズが合焦位置を通過したとの判断をする（Ｙ２；合焦位置越え判断処理）。その後、コントラスト値の最大位置（ピーク位置）すなわち合焦位置に合焦レンズを戻して（Ｙ３；合焦位置戻し処理）、ＡＦ処理が終了する。

また、合焦範囲幅の異なる２つのスキャン範囲を有し、撮影の目的が画質重視かシャッターチャンス重視かに応じて、このスキャン範囲を切換える撮像装置も提案されている（特許文献１参照）。

特開平１０−２５７３７７号公報

ＮＨＫ技術研究報告（昭和４０年、第１７巻、第１号、通算８６号、第２１頁〜第３７頁）

しかしながら、従来は、フリッカ等のノイズの影響を考慮して、方向判断処理や合焦位置越え判断処理における合焦レンズの駆動距離を長めにとっていたため、ＡＦ処理に費やされる時間が長かった。

本発明は上記従来の課題に対してなされたものであり、合焦処理に費やす時間を短縮することができ、しかも適正な合焦位置を設定することが可能な電子カメラを提供することを目的としている。

本発明に係る電子カメラは、撮像素子に被写体像が結像するように焦点位置を調整するための焦点調整手段と、上記焦点調整手段を移動させる移動手段と、上記焦点調整手段を移動させながら取得された画像信号のコントラスト値に基づいて合焦位置を検出する検出手段と、合焦位置を検出するために上記焦点調整手段を移動させる範囲である走査範囲を、上記焦点調整手段の焦点調整可能範囲とするか、上記焦点調整手段の焦点調整可能範囲内でかつそれより狭い範囲である狭走査範囲に設定するかの選択をする走査範囲選択手段と、上記狭走査範囲が選択された場合に、上記画像信号のコントラスト値が高いかあるいは画像信号の輝度値が高いほど、上記走査範囲をさらに狭く設定する走査範囲設定手段と、を備えることを特徴とする。

上記電子カメラの好ましい態様は以下の通りである。

（１）連写撮影モード又は静止画撮影モードを選択する撮影モード選択手段を備え、上記走査範囲選択手段は、連写撮影モードが選択されたときには、上記狭走査範囲を選択する。

（２）上記走査範囲設定手段は、上記走査範囲を特定の位置を基準として振り分けるように設定し、上記連写撮影モードでは、当該連写撮影中の合焦位置の移動方向に基づいて上記特定の位置を基準とした走査範囲の振り分け幅を異ならせる。

本発明によれば、撮影の際に合焦レンズ等の焦点調整手段の走査範囲を通常の走査範囲よりも狭く設定することにより、合焦処理に費やされる時間を短縮することができ、しかも適正な合焦位置を設定することが可能となる。

本発明の実施形態に係る電子カメラの主要部の構成例を示したブロック図。本発明の実施形態に係る合焦処理の基本的な動作例を示したフローチャート。本発明の実施形態に係る合焦レンズの走査範囲について示した図。本発明の実施形態に係る合焦レンズの走査方法について示した図。本発明の実施形態に係る合焦処理の他の動作例を示したフローチャート。本発明の実施形態に係る合焦処理の他の動作例を示したフローチャート。本発明の実施形態に係る合焦処理の他の動作例を示したフローチャート。本発明の実施形態に係り、被写体距離と合焦レンズ位置との関係について示した図。本発明の実施形態に係り、合焦レンズの走査範囲の設定の仕方の変更例について示した図。従来技術に係る合焦レンズの走査方法について示した図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

（装置構成）
図１は、本発明の実施形態に係る電子カメラの主要部の構成例を示したブロック図である。

撮像部の基本的な構成は、通常の電子カメラと同様であり、撮影レンズ系１１（合焦レンズ等）、撮影レンズ系１１によって結像された被写体像（被写体光）を光電変換するＣＣＤ等の撮像素子１２、信号増幅、サンプル・ホールド、Ａ／Ｄ変換及び輝度・色変換等の処理を行う撮像処理回路１３から構成されている。撮影レンズ系１１のレンズは、モータ駆動回路１４からの制御に基づきレンズ駆動モータ１５によって駆動される。

信号発生回路（ＳＧ回路）１６は映像信号処理等に必要な基準信号（水平同期信号、垂直同期信号等）を生成するものであり、この信号発生回路１６によって撮像素子１２や撮像処理回路１３等の各種タイミングが制御される。撮像処理回路１３の出力は出力端子部１７に接続されており、この出力端子部１７を介して図示しない記録・再生系に画像信号を出力できるようになっている。

また、撮像処理回路１３の出力はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１８に入力しており、このバンドパスフィルタ１８により、合焦の程度を評価するための高周波成分が輝度信号から抽出される。

演算処理回路１９は、電子カメラの各部を制御するためのものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマー等によって構成されている。

また、この演算処理回路１９では、撮像処理回路１３から出力される輝度信号（Ｙ信号）を積分することにより測光処理（ＡＥ処理）が行われ、色信号（Ｃ信号）によりホワイトバランス処理（ＷＢ処理）が行われる。また、バンドパスフィルタ１８で抽出された高周波成分（コントラスト値）を積分し、その評価値（ＡＦ評価値）に基づいて自動合焦処理（ＡＦ処理）が行われる。このとき、垂直同期信号（ＶＤ信号）及び水平同期信号（ＨＤ信号）を利用して、積分エリアを複数設定したり可変にしたりすることも可能である。同様に、ＡＥ／ＷＢのエリアを複数設定したり可変にしたりすることも可能である。さらに、ＡＥ処理における撮像素子１２の蓄積積分時間を可変にする機能（素子シャッタ機能）も備えている。

また、演算処理回路１９では、合焦レンズ位置に関する処理も行われる。すなわち、ＡＦ時にモータ駆動回路１４を介してレンズ駆動モータ１５を駆動することで、撮影レンズ系１１の合焦レンズを合焦位置に移動させる機能を有している。また、連写撮影モード時において、合焦レンズの走査範囲を通常の静止画撮影モードにおける走査範囲よりも狭い範囲に設定する機能や、撮影レンズの焦点距離、画像信号のコントラスト値或いは被写体の輝度値に応じて走査範囲を変更する機能を有している。

操作部２０は、レリーズボタンの他、撮影モードを連写撮影モードや通常の静止画撮影モードに切り換えるモードスイッチ等の各種スイッチによって構成されている。

（動作）
次に、本発明の実施形態に係る電子カメラの動作について、フローチャート等を用いて説明する。

図２は、本電子カメラにおける合焦処理の基本的な動作例を示したフローチャートである。

まず、連写撮影モードが選択されているか或いは通常の静止画撮影モードが選択されているかの判断がなされる（Ｓ１）。静止画撮影モードが選択されている場合には、合焦レンズの駆動範囲（走査範囲）が通常の駆動範囲、すなわち合焦位置を検出するための通常の焦点調整可能範囲に設定され（Ｓ２）、通常のＡＦ処理が行われる（Ｓ３）。

連写撮影モードが選択されている場合には、まず連写の１枚目か否かが判断され（Ｓ４）、１枚目である場合には通常と同じ合焦処理が行われる。２枚目以降であれば、合焦レンズの駆動範囲（走査範囲）が通常の駆動範囲（焦点調整可能範囲）内で且つそれよりも狭い範囲に設定される（Ｓ５）。連写では短い時間間隔で連続的に撮影が行われるため、連続する撮影間では一般に被写体が大きく移動するとは考え難い。そこで、連写撮影モードの場合には、合焦レンズの駆動範囲を通常の駆動範囲よりも狭く設定し、合焦処理時間が短くなるようにしている。具体的には、図３に示すように、現在の合焦位置（その前の撮影の合焦位置）を中心として、駆動範囲を両側の狭い範囲に振り分けるようにしている。駆動範囲は、例えば焦点深度の４倍程度とする。

合焦レンズの駆動範囲を設定した後、図４に示すように、合焦レンズを駆動範囲の一方の端点に高速移動させる。このとき、従来のような方向判断処理は行わず、すなわちＡＦ処理のための信号検出処理を伴わずに、合焦レンズの移動を行う（Ｓ６）。続いて、合焦位置越え判断を伴って、すなわちＡＦ処理のための信号検出処理を伴いながら、合焦レンズを駆動範囲の他方の端点に移動させる（Ｓ７）。さらに、合焦位置越え判断によって検出された合焦位置へ合焦レンズを移動させる（Ｓ８）。なお、Ｓ７の処理において、合焦レンズを駆動範囲の他方の端点まで移動させる必要は必ずしもなく、他方の端点に移動させる途中の段階で合焦位置越え判断がなされた場合には、その段階で他方の端点への移動を止めて合焦位置へ戻すようにしてもよい。

これまでは短い時間間隔で連続的に撮影を行う連写の場合、各撮影の度にＡＦ処理を行うことが困難であることから、最初の撮影時にのみＡＦ処理を行ってロック状態にし、その後はＡＦ処理を行わずにロック状態のまま撮影を行うようにしていた。したがって、２回目以降の撮影では、必ずしも適正な合焦位置で撮影がなされるとは言えなかった。

このように、本実施形態では、連写のときには一般的に合焦範囲が狭いことを利用して、連写撮影モードにおいては、合焦レンズの駆動範囲を通常の駆動範囲よりも狭く設定し、さらに従来のような方向判断処理は行わずに合焦レンズを一方の端点に移動させるようにしたので、従来よりもＡＦ処理に費やす時間を大幅に短縮することが可能となる。したがって、適正な合焦位置で高速の連写を行うことが可能となる。

図５は、本電子カメラにおける合焦処理の他の動作例を示したフローチャートである。本動作例は、合焦位置の検出ができなかった場合の処理（エラー処理）に関するものである。

連写撮影モードが選択され且つ連写の２枚目以降の撮影の場合、図２に示した例と同様にして、合焦レンズの駆動範囲（走査範囲）を通常の駆動範囲よりも狭い範囲に設定した後（Ｓ２１）、合焦レンズを現在の合焦位置（その一つ前の撮影の合焦位置、つまり２枚目撮影時は１枚目の合焦位置）Ｐから駆動範囲の一方の端点に高速移動させ（Ｓ２２）、さらに合焦位置越え判断を伴いながら合焦レンズを駆動範囲の他方の端点に移動させる（Ｓ２３）。

その後、合焦位置越え判断が正常になされたか否かが判断され（Ｓ２４）、合焦位置越え判断が正常になされた場合には、図２に示した例と同様にして、合焦位置越え判断によって検出された合焦位置へ合焦レンズを移動させる（Ｓ２５）。合焦位置越え判断によって合焦位置が検出されなかった場合には、元の合焦位置（その一つ前の撮影の合焦位置）Ｐを合焦位置と見なして、その位置へ合焦レンズを高速移動させる（Ｓ２６）。

このようなエラー処理を行うことにより、合焦位置の検出ができなかった場合にも確実に連写を行うことが可能となる。

図６及び図７は、本電子カメラにおける合焦処理の他の動作例を示したフローチャートである。これらの動作例は、連写撮影モードが選択されている場合において、被写体の輝度値或いは画像信号のコントラスト値に応じて合焦レンズの走査範囲を変更する処理に関するものである。

まず、図６を参照して、被写体の輝度値に応じて合焦レンズの走査範囲を変更する場合の動作例を説明する。

まず、前述した測光処理により得られた輝度値を入力し（Ｓ４１）、その輝度値が予め決められた値Ｋ１よりも大きいか否かが判断される（Ｓ４２）。輝度値がＫ１よりも大きくない場合、すなわち輝度値がＫ１以下である場合には、合焦レンズの駆動範囲（走査範囲）を連写撮影モードの２枚目における通常の駆動範囲（以後、通常狭範囲と記す）よりも広く設定する（Ｓ４３）。輝度値がＫ１よりも大きい場合には、輝度値が予め決められた値Ｋ２（ただし、Ｋ２＞Ｋ１）よりも大きいか否かが判断される（Ｓ４４）。輝度値がＫ２よりも大きくない場合、すなわち、輝度値がＫ１よりも大きくＫ２以下である場合には、合焦レンズの駆動範囲を通常狭範囲に設定する（Ｓ４５）。輝度値がＫ２よりも大きい場合には、合焦レンズの駆動範囲を通常狭範囲よりも狭く設定する（Ｓ４６）。被写体が明るい方が一般にコントラストのピーク値が検出しやすいからである。

このようにして合焦レンズの駆動範囲を設定した後、図２のフローチャートに示したＳ５〜Ｓ７のステップと同様にして、合焦レンズを合焦位置に移動させる（Ｓ４７〜Ｓ４９）。

次に、図７を参照して、画像信号のコントラスト値に応じて合焦レンズの走査範囲を変更する場合の動作例を説明する。

まず、コントラスト値を入力し（Ｓ８１）、そのコントラスト値が予め決められた値Ｃ１よりも大きいか否かが判断される（Ｓ８２）。コントラスト値がＣ１よりも大きくない場合、すなわちコントラスト値がＣ１以下である場合には、合焦レンズの駆動範囲（走査範囲）を連写撮影モードにおける通常狭範囲よりも広く設定する（Ｓ８３）。コントラスト値がＣ１よりも大きい場合には、コントラスト値が予め決められた値Ｃ２（ただし、Ｃ２＞Ｃ１）よりも大きいか否かが判断される（Ｓ８４）。コントラスト値がＣ２よりも大きくない場合、すなわち、コントラスト値がＣ１よりも大きくＣ２以下である場合には、合焦レンズの駆動範囲を通常狭範囲に設定する（Ｓ８５）。コントラスト値がＣ２よりも大きい場合には、合焦レンズの駆動範囲を通常狭範囲よりも狭く設定する（Ｓ８６）。

このようにして合焦レンズの駆動範囲を設定した後、図２のフローチャートに示したＳ５〜Ｓ７のステップと同様にして、合焦レンズを合焦位置に移動させる（Ｓ８７〜Ｓ８９）。

以上のように、輝度値、コントラスト値等、所定のパラメータ値に応じて合焦レンズの走査範囲を変更することにより、合焦判断の確実性とともに合焦処理の迅速化をはかることが可能となる。

なお、上述した例では、走査範囲を変更するための判断対象として、輝度値及びコントラスト値をそれぞれ単独で用いるようにしたが、これらを組み合わせて判断を行うようにしてもよい。

図８は、ズームレンズ（可変焦点撮影系）を用いた場合について、被写体距離と合焦レンズ（フォーカスレンズ）位置との関係を示したものである。

図８に示すように、被写体距離に対応する合焦レンズ位置を表す合焦カーブは、指示された焦点距離に応じて変化する。連写撮影モードでない場合或いは連写の１枚目の場合、合焦レンズの移動範囲は、テレ端時には範囲ａ、ワイド端時には範囲ｂとなる。一方、連写の２枚目以降では、被写体距離相当で一定の狭い範囲ｃが設定され、合焦レンズの実際の移動範囲は、テレ端時には範囲ｄ、ワイド端時には範囲ｅとなる。すなわち、ズームレンズを用いた場合、連写の２枚目以降では、指示された焦点距離にかかわらず被写体距離相当で一定の狭い範囲ｃが設定され、合焦レンズの実際の移動範囲は指示された焦点距離に応じて変化することになる。

図９は、合焦レンズの走査範囲の設定の仕方の変更例について示したものである。合焦レンズの走査範囲は、現在の合焦位置を中心としてその両側に等しく振り分けるようにしてもよいが、以下に示すような観点から、現在の合焦位置を基準とした走査範囲の振り分け幅を互いに異ならせるようにしてもよい。

連写では短い時間間隔で連続的に撮影が行われるため、連続する撮影間では一般に被写体は同一方向に移動している場合が多い。したがって、前回の撮影までの被写体の移動方向に基づいて、すなわち前回の撮影までの合焦レンズの駆動方向（合焦位置の移動方向）に基づいて、その次の撮影時における合焦位置をある程度予測することが可能である。

図９（ａ）〜（ｃ）に示した例は、連続する３回の撮影における各合焦位置について示したものである。図９（ｃ）では、前々回（図９（ａ））及び前回（図９（ｂ））の撮影における合焦位置の移動方向に基づき、前回（図９（ｂ））の合焦位置を基準として、その両側の走査範囲の振り分け幅（ＳＣ１、ＳＣ２）を互いに異ならせるようにしている。すなわち、前回までの移動方向と同一方向側の振り分け幅を相対的に大きくしている。

このように、前回の撮影までの合焦位置の移動方向に基づいて、走査範囲の振り分け幅を異ならせることにより、効率的に合焦レンズを駆動することができ、合焦処理を高速化することが可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。

１１…撮影レンズ系
１２…撮像素子
１３…撮像処理回路
１４…モータ駆動回路
１５…レンズ駆動モータ
１６…信号発生回路
１７…出力端子部
１８…バンドパスフィルタ
１９…演算処理回路
２０…操作部

Claims

撮像素子に被写体像が結像するように焦点位置を調整するための焦点調整手段と、
上記焦点調整手段を移動させる移動手段と、
上記焦点調整手段を移動させながら取得された画像信号のコントラスト値に基づいて合焦位置を検出する検出手段と、
合焦位置を検出するために上記焦点調整手段を移動させる範囲である走査範囲を、上記焦点調整手段の焦点調整可能範囲とするか、上記焦点調整手段の焦点調整可能範囲内でかつそれより狭い範囲である狭走査範囲に設定するかの選択をする走査範囲選択手段と、
上記狭走査範囲が選択された場合に、上記画像信号のコントラスト値が高いかあるいは画像信号の輝度値が高いほど、上記走査範囲をさらに狭く設定する走査範囲設定手段と、
連写撮影モード又は連写ではない静止画撮影モードを選択する撮影モード選択手段を備え、
上記走査範囲選択手段は、連写撮影モードが選択されたときには、上記狭走査範囲を選択するとともに、当該連写撮影中の合焦位置の移動方向に基づいて上記走査範囲を特定の位置を基準とした走査範囲の振り分け幅を異ならせて振り分けることを特徴とする電子カメラ。